Беспроводное электричество
#1
Опубликовано 18 February 2010 - 22:20
Различным способам беспроводной передачи электроэнергии насчитывается вот уже лет сто, однако до сих пор ни один не продемонстрировал качеств, необходимых для появления его в быту. Технология WiTricity (передающие и приёмные устройства изображены на картинке) тоже не является идеалом, но на днях она всё же повысила свой шанс на коммерческий (и исторический) успех (иллюстрация ankitgogia.wordpress.com).
Беспроводное электричество поразило своих создателей
Питающиеся неосязаемым способом бытовые приборы, освобождённые от электрических проводов, не первый раз будоражат умы изобретателей. Но именно теперь специалисты подошли к тому, чтобы научить серийные пылесосы, торшеры, телевизоры, автомобили, имплантаты, мобильные роботы и лэптопы эффективно и безопасно получать ток из беспроводного источника.
Недавно команда учёных из Массачусетского технологического института (MIT), возглавляемая Марином Солячичем (Marin SoljaДЌic), совершила очередной шаг на пути превращения технологии беспроводного электричества из лабораторного "фокуса" в пригодную для тиражирования технологию. Совершенно неожиданно они обнаружили эффект, позволяющий поднять КПД передачи. Но прежде чем рассказать о новом эксперименте, стоит сделать отступление.
В качестве переносчика энергии в данном случае используется ближнее магнитное поле, осциллирующее с высокой частотой в несколько мегагерц. Для переброски необходимы две магнитные катушки, настроенные на одинаковую частоту резонанса. Перекачку энергии между ними учёные сравнивают с разрушением резонирующего стеклянного бокала, когда он "слышит" звук строго определённой частоты.
1266307276_0.jpeg 12.47 КБ 2 Скачано
Идеализированные (на данном рисунке) магнитные катушки (жёлтый цвет), окружённые своими полями (красный и синий), передают друг другу энергию на расстоянии D, многократно большем, чем размер самих катушек. Это учёные и называют резонансной магнитной связью (или сцеплением) – Resonant Magnetic Coupling (иллюстрация WiTricity).
В результате взаимодействия катушек и получается то, что было названо "Беспроводным электричеством" (WiTricity). Кстати, слово это — торговая марка, которая принадлежит одноимённой корпорации, основанной Солячичем и рядом его коллег из MIT. Корпорация указывает, что данный термин применим только к её технологии и к продуктам, созданным на её основе. Большая просьба – не использовать "уайтрисити" как синоним беспроводной передачи энергии вообще.
Изобретатели также просят не путать WiTricity с передачей энергии посредством электромагнитных волн: мол, новый метод — "неизлучающий".
И ещё несколько важных "не", указанных создателями. WiTricity — не аналог трансформатора с разведёнными на несколько метров обмотками (последний в таком случае перестаёт работать). Это не улучшенная электрическая зубная щётка: она хоть и умеет заряжаться без электрического контакта, но всё равно требует помещения в "док-станцию" для сближения передающей и приёмной индуктивных катушек до расстояния в миллиметр. "Уайтрисити" – не микроволновка, способная поджарить живой объект, поскольку пульсирующее магнитное поле, работающее в системе WiTricity, на человека не влияет. Наконец, "Беспроводное электричество" – даже не "таинственная и ужасная" башня Теслы (Wardenclyffe Tower), при помощи которой великий изобретатель намеревался продемонстрировать передачу энергии на большое расстояние.
Первый опыт по беспроводной передаче энергии методом WiTricity на 60-ваттную лампочку, удалённую на два с лишним метра от источника, Марин и его коллеги провёли в 2007 году. КПД был невелик – порядка 40%, зато уже тогда изобретатели указывали на ощутимый плюс новинки — безопасность.
Применяемое в системе поле в 10 тысяч раз слабее, чем то, что царит в сердцевине магнитно-резонансного томографа. Так что ни живые организмы, ни медицинские имплантаты, ни кардиостимуляторы и прочая чувствительная техника такого рода, ни бытовая электроника почувствовать на себе действие этого поля не могут.
1266307276_1.jpeg 41.6 КБ 2 Скачано
Главные авторы WiTricity: Марин Солячич (слева), Аристеидис Каралис (Aristeidis Karalis) и Джон Иоаннополус (John Joannopoulos). Справа: принципиальная схема WiTricity. Передающая катушка (левая) включена в розетку. Приёмная – соединена с потребителем. Линии магнитного поля первой катушки (голубой цвет) способны огибать относительно небольшие проводящие препятствия (а дерево, ткань, стекло, бетон или человека они и вовсе не замечают), успешно переправляя энергию (жёлтые линии) к приёмному кольцу (фото MIT/Donna Coveney, иллюстрация WiTricity).
Теперь же Солячич и его соратники открыли, что на КПД системы WiTricity влияют не только размер, геометрия и настройка катушек, а также дистанция между ними, но и число потребителей. Парадоксально, на первый взгляд, однако два приёмных прибора, размещённые на расстоянии от 1,6 до 2,7 метра по обе стороны от передающей "антенны", показали на 10% лучший КПД, чем в случае если связь осуществлялась только между одним источником и потребителем, как было в предыдущих опытах.
Причём улучшение прослеживалось независимо от того, каков был КПД для пар передатчик-приёмник по отдельности. Учёные предположили, что при дальнейшем добавлении новых потребителей КПД будет ещё повышаться, хотя пока не вполне ясно — насколько. (Детали эксперимента раскрывает статья в Applied Physics Letters.)
Передающая катушка в новом эксперименте насчитывала площадь в 1 квадратный метр, а приёмные — всего по 0,07 м2 каждая. И это тоже интересно: громоздкость "приёмников" в прежних опытах ставила под сомнение желание производителей техники снабжать такими системами свою аппаратуру — едва ли вам понравился бы самозаряжающийся ноутбук, блок WiTricity которого по размеру сопоставим с самим компьютером.
1266307276_4.jpeg 40.97 КБ 2 Скачано
Слева: 1 – специальная схема переводит обычный переменный ток в высокочастотный, он питает передающую катушку, создающую осциллирующее магнитное поле. 2 – приёмная катушка в устройстве-потребителе должна быть настроена на ту же частоту. 3 – резонансная связь между катушками превращает магнитное поле обратно в электрический ток, который питает лампочку.
Справа: по мнению авторов системы, одна катушка на потолке может снабжать энергией все приборы и устройства в комнате – от нескольких светильников и телевизора до ноутбука и DVD-проигрывателя (иллюстрация WiTricity).
Но главное – эффект улучшения общего КПД при одновременной работе с несколькими потребителями означает зелёную улицу для голубой мечты Солячича — дома, заполненного разнообразной техникой, получающей питание из невидимых "неизлучающих излучателей", спрятанных в потолках или стенах комнат.
А может быть, и не только в комнатах, но и в гараже? Конечно, зарядить электромобиль можно и обычным способом. Но прелесть WiTricity в том, что ничего никуда не нужно подключать и даже помнить об этом — теоретически машину можно научить самой по прибытию в гараж (или на автостоянку компании) посылать "запрос" системе и подпитывать аккумулятор от магнитной катушки, уложенной в полу.
Кстати, в некоторых экспериментах специалисты WiTricity довели мощность передачи до трёх киловатт (а начинали, напомним, с 60-ваттной лампочки). КПД же варьируется в зависимости от целого набора параметров, однако, как утверждает корпорация, при достаточно близких катушках он может превышать 95%.
Нетрудно догадаться, что перспективный метод передачи электроэнергии на несколько метров без проводов и необходимости в прицеливании каких-нибудь "силовых лучей" должен заинтересовать широкий спектр компаний. Некоторые уже работают в этом направлении самостоятельно.
Например, отталкиваясь от принципов, обоснованных и испытанных Солячичем и его коллегами, Intel ныне развивает свою модификацию резонансной передачи электроэнергии — Wireless Resonant Energy Link (WREL). Ещё в 2008 году компания достигла на данном поприще блестящего результата, продемонстрировав "магнитную" передачу тока с КПД 75%.
1266307276_2.jpeg 62.97 КБ 1 Скачано
Одна из опытных установок Intel WREL, без проводов передающая электропитание (наряду с аудиосигналом) с MP3-плеера на небольшую колонку (фото с сайта gizmodo.com).
Собственные опыты, воспроизводящие эксперименты физиков из Массачусетского технологического, ставит сейчас и Sony.
Однако Солячич уверен, что его инновация не затеряется среди продукции коллег-конкурентов. Ведь именно первооткрыватели технологии больше всех набили с ней шишек и готовы к углублённому её изучению и совершенствованию. Скажем, настройка даже пары катушек не так проста, как кажется на поверхностный взгляд. Учёный несколько лет подряд ставил опыты в лаборатории, прежде чем построил систему, которая работает действительно надёжно.
Беспроводное электричество", по словам его авторов, изначально задумывалось как OEM-продукт. Потому в будущем можно ожидать появления данной технологии в товарах других компаний.
И пробный шар в сторону потенциальных потребителей уже запущен. В январе в Лас-Вегасе на выставке CES 2010 китайская компания Haier показала первый в мире полностью беспроводной HDTV-телевизор. На его экран по воздуху передавался не только видеосигнал с проигрывателя (для чего применялся официально родившийся буквально месяцем раньше стандарт Wireless Home Digital Interface), но и электропитание. Последнее обеспечивала именно технология WiTricity.
А ещё компания Солячича ведёт переговоры с производителями мебели об установке катушек в столы и стены шкафов. Первое объявление о серийном продукте партнёра WiTricity ожидается к концу 2010 года.
Вообще же специалисты предсказывают появление на рынке настоящих бестселлеров — новых продуктов со встроенным приёмником WiTricity. Причём никто ещё не может уверенно сказать — что это будут за вещи.
1266307276_5.jpeg 20.83 КБ 2 Скачано
Демонстрационный образец ЖК-экрана, получающего электрическое питание через первый прототип бытового набора WiTricity. Передающая катушка лежит на полу, приёмная – на столе (фото WiTricity).
1266307276_3.jpeg 126.57 КБ 1 Скачано
Компания Haier является одним из крупнейших в мире производителей бытовой электроники. Неудивительно, что её инженеры заинтересовались возможностью соединить новейшие технологии беспроводной передачи HDTV-сигнала и беспроводного электропитания и даже ухитрились первыми показать такой прибор в действии (фотографии engadget.com, gizmodo.com).
Любопытно, что история WiTricity началась несколько лет назад с ряда досадных пробуждений Марина. Несколько раз в течение месяца его будил сигнал разряженного телефона, просящего "поесть". Забывавший вовремя подключить мобильник к розетке учёный удивлялся: разве не смешно, что телефон находится в нескольких метрах от электрической сети, но не в состоянии получить эту энергию. После очередного пробуждения в три часа ночи Солячич подумал: было бы здорово, если б телефон смог позаботиться о своей зарядке сам.
Заметим, речь сразу пошла не о новом варианте "ковриков" для зарядки карманных приборов. Такие системы работают, только если устройство положить непосредственно на "коврик", а это ведь для забывчивых людей ничуть не лучше, чем необходимость просто втыкать проводок в розетку. Нет, телефон должен был получать электроэнергию в любом месте комнаты, а то и квартиры, и не важно, бросили ли вы его на столе, диване или подоконнике.
Тут обычная электромагнитная индукция, направленные микроволновые лучи и "осторожные" инфракрасные лазеры — не годились. Марин взялся за поиск других вариантов. Едва ли он тогда мог подумать, что через некоторое время пищащий и "голодный" телефон приведёт его к созданию собственной компании и появлению технологии, способной "делать заголовки" и, что куда важнее, заинтересовать промышленных партнёров.
Добавим, что о принципах, истории и будущем WiTricity некогда довольно подробно рассказал исполнительный директор корпорации Эрик Гилер (Eric Giler).
#2
Опубликовано 18 February 2010 - 22:25
Бу-га-га!
Гоша, Вы редкостный мygak. (с) JesTerro
То, что ты ищешь - с тобой. Продолжая поиски, ты лишь всё более это теряешь. (с) Gosha
Всё что сразу не убивает - делает тебя сильнее!... (с) Gosha
#3
Опубликовано 18 February 2010 - 22:28
When the going gets weird, the weird turn pro
#4
Опубликовано 18 February 2010 - 22:39
Я наоборот вечером лучше соображаю =)йоптвайметь, зачем такие штуки постить в десятом часу вечера, мой моск сейчас взорвётся нахeр!
З.Ы: Вообще прикольно было бы не заряжать мобильнеГ...
#5
Опубликовано 18 February 2010 - 22:40
йоптвайметь, зачем такие штуки постить в десятом часу вечера, мой моск сейчас взорвётся нахeр!
А теперь представь, что будет, когда твой моск, в собственном доме... будет в плотном потоке электромагнитного излучения.
:-)
ЗЫ: Мощность пылесоса - 2 кВт. Свариться заживо - хватит.
ЗЫ2: А у кого-то, тут, у нас посудомойка 5-ти киловатная есть?...
:-)
Гоша, Вы редкостный мygak. (с) JesTerro
То, что ты ищешь - с тобой. Продолжая поиски, ты лишь всё более это теряешь. (с) Gosha
Всё что сразу не убивает - делает тебя сильнее!... (с) Gosha
#6
Опубликовано 18 February 2010 - 22:43
ничего не сварится... вокруг нас столько полей и помощнее будет... Таже земля тоже излучает поля...А теперь представь, что будет, когда твой моск, в собственном доме... будет в плотном потоке электромагнитного излучения.
:-)
ЗЫ: Мощность пылесоса - 2 кВт. Свариться заживо - хватит.
ЗЫ2: А у кого-то, тут, у нас посудомойка 5-ти киловатная есть?...
:-)
#7
Опубликовано 18 February 2010 - 22:52
Я наоборот вечером лучше соображаю =)
З.Ы: Вообще прикольно было бы не заряжать мобильнеГ...
В те далёкие, далёкие времена... В далёкой, далёкой галактике...
:-)
Короче, годах в пятидесятых, удалось засветить лампочку от карманного фонарика. Запитавшись он радиоволн, энергии излучаемой гражданскими радиостанциями.
Но антена была - этажа три, высотой. И хорошее заземление.
ЗЫ: А ещё, пытались заряжать супер-конденсаторы от молний... Для бытового применения.
Но идея провалилась с треском.
Электричества в молнии - маловасто. Дом(квартиру) запитать хотя бы на час.
ничего не сварится... вокруг нас столько полей и помощнее будет... Таже земля тоже излучает поля...
Лучше бы Н. Тесла вспомнили, его работы попытались повторить.
Гоша, Вы редкостный мygak. (с) JesTerro
То, что ты ищешь - с тобой. Продолжая поиски, ты лишь всё более это теряешь. (с) Gosha
Всё что сразу не убивает - делает тебя сильнее!... (с) Gosha
#8
Опубликовано 18 February 2010 - 23:40
(с) http://delta-grup.ru/bibliot/16/58.htmПри воздействии электромагнитных полей на организм человека происходит частичное поглощение их энергии тканями тела. Под действием высокочастотных электромагнитных полей в тканях возникают высокочастотные токи, сопровождающиеся тепловым эффектом. Длительное и систематическое воздействие на работающих электромагнитных полей различных частот большой интенсивности может вызвать повышенную утомляемость, периодически появляющуюся головную боль, сонливость или нарушение сна, повышение артериального давления и боли в области сердца. Под воздействием электромагнитных полей сверхвысоких частот наблюдаются изменения в крови, увеличение щитовидной железы, катаракта глаз, а у отдельных лиц — изменения в психической сфере (неустойчивые настроения, ипохондрические реакции) и трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей).
#9
Опубликовано 18 February 2010 - 23:42
Ну и сейчас RFID-чипы питаются от радиоволн, также есть девайсы, черпающие энергию из вай-фая. Но статья как я понимаю совсем не о том.Короче, годах в пятидесятых, удалось засветить лампочку от карманного фонарика. Запитавшись он радиоволн, энергии излучаемой гражданскими радиостанциями.
#10
Опубликовано 18 February 2010 - 23:43
(я, например, отношусь к этому контингенту: считаю, что большой пучок кабелей на стене украшает эту стену; и так далее).
#11
Опубликовано 19 February 2010 - 00:14
Мы слишком мало знаем об окружающем нас мире... Все это доводы и мысли... Есть мнение, что мы даже не все виды полей и т.д.. знаем...
Ты пытался когда нибудь представить сколько вокруг нас разных излучателей?
давай прикинем немного:
1) Сотовые телефоны (как правило их несколько в квартире)
2) Радио приемники они же Музыкальные центры, они помимо того, что сами являются излучателями еще и ловят сигнал исходящий от радио вышек
3) Телевизионные сигналы
4) Спутниковые сигналы (телевизионные, gps, коммуникационные)
5) Домашний радио телефон
6) Компьютер
7) Wi fi установленный в квартире
Блютуска постоянно включенная в компе, ноуте и мобилке...
9) + еще куча неведомой ху*ни...
10) поле земли
дальше продолжать? Ты уже должен был сойти с ума как минимум...
Да еще туда можно приплюсовать электро проводку и помножить на количество квартир, которые окружают тебя, т.к. у соседей часто такой же набор техники... и сквозь наши офигительные стены все эти сигналы прекрасно проходят...
#12
Опубликовано 19 February 2010 - 00:15
Подсознательно желание сказать фразу типа баян, гармошко, читал уже и т.п. это не более чем банальное желание выпендрицо и показать что ты чем-то лучше других...молодец что читал ..теперь мы почитаем..
#13
Опубликовано 19 February 2010 - 00:31
Ты забываешь учитывать мощность этих излучений. Одно дело ватты от силы (тот же мобильник напрягаясь по полной, ~ полтора ватта на поверхность головы отдает), а ведь совсем другое, когда говорят о киловаттных излучателях под потолком. Многие советуют обесточивать квартиру (в идеале свой загородный дом) когда спишь и многие хвори проходят, а тут такое.Ты уже должен был сойти с ума как минимум...
#14
Опубликовано 19 February 2010 - 01:05
Просто я к тому, что у нас столько разных излучателей, что суммарный фон вполне приличный...
Да и потом, вон некоторые люди живут рядом с подстанциями, высоковольтными линиями и ничего...
#15
Опубликовано 19 February 2010 - 01:08
Но в обещм моя имха что изобретение спорное. Я придерживаюсь позиции что дополнительные поля редко к добру приводят. Т.е. Ближе к поиции Бранда.
Люди должны умереть
Убью лошадь, за каплю никотина
#16
Опубликовано 19 February 2010 - 01:09
ну.. 500-2000 Вт, бОльшая часть излучения гасится внутри корпусаОк давай вспомним микроволновку... сколько КВт?
Так ты будешь голову в неё засовывать? Я бы не стал..
Подсознательно желание сказать фразу типа баян, гармошко, читал уже и т.п. это не более чем банальное желание выпендрицо и показать что ты чем-то лучше других...молодец что читал ..теперь мы почитаем..
#17
Опубликовано 19 February 2010 - 01:17
Ты уверен, что гасится? У тебя есть специальные приборы, чтобы это измерить?ну.. 500-2000 Вт, бОльшая часть излучения гасится внутри корпуса
Так ты будешь голову в неё засовывать? Я бы не стал..
#18
Опубликовано 19 February 2010 - 01:20
ну я, когда рядом с ней стою, не похож на курочку внутри как бы.. Ей я бы сказал там хреново, а я вроде жив..Ты уверен, что гасится? У тебя есть специальные приборы, чтобы это измерить?
А согласно этой концепции безпроводной энергии микроволновка должна быть повсюду..
Подсознательно желание сказать фразу типа баян, гармошко, читал уже и т.п. это не более чем банальное желание выпендрицо и показать что ты чем-то лучше других...молодец что читал ..теперь мы почитаем..
#19
Опубликовано 19 February 2010 - 01:23
Ты уверен, что гасится? У тебя есть специальные приборы, чтобы это измерить?
Это даже меньше чем от мощного современного компьютера.Для обеспечения безопасности при использовании печей в быту в России действуют санитарные нормы, ограничивающие предельную величину утечки СВЧ-излучения микроволновой печи. Называются они "Предельно допустимые уровни плотности потока энергии, создаваемой микроволновыми печами" и имеют обозначение СН № 2666-83. Согласно этим санитарным нормам, величина плотности потока энергии электромагнитного поля не должна превышать 10 мкВт/см2 на расстоянии 50 см от любой точки корпуса печи при нагреве 1 литра воды. На практике практически все новые современные микроволновые печи выдерживают это требование с большим запасом.
Можно ответить тем же, откуда такие данные?некоторые люди живут рядом с подстанциями, высоковольтными линиями и ничего...
Под высоковольткой мощной даже трава так себе растет (имею в виду, напирмер, пол мегавольта транспортные, а не городские 10 кв).
#20
Опубликовано 19 February 2010 - 01:37
Ага. Я до сих пор помню как нам на экологии препод рассказывал что жить рядом высоковольтками хреновасто весьма.Да и потом, вон некоторые люди живут рядом с подстанциями, высоковольтными линиями и ничего...
И что весь анш электртранспорт неизвестно на соклько хреново влияет. Ибо поля и напряженности во время разгона/ торможения - адские.
Люди должны умереть
Убью лошадь, за каплю никотина
Ответить в эту тему
Посетителей, читающих эту тему: 0
0 пользователей, 0 гостей, 0 анонимных пользователей